Warum leuchtet die Glühlampe ohen Verzögerung?
Das steht in meinem Buch: Wird ein Gleichstromkreis mit einer Glühlampe geschlossen, leuchtet die Glühlampe ohne merkliche Verzögerung auf.
(Das Kapitel handelt auch von Leitungsvorgängen und Driftgeschwindkeiten)
Ich frage mich wie das möglich ist, obwohl die Dirftgeschwindkeit in metallischen Leitern nur wenige mm je Sekunde beträgt...? Sind die Wege etwa so klein?
9 Antworten
Die Glühlampe leuchtet deshalb ohne merkliche Verzögerung, weil der Glühfaden wenig Masse und damit wenig Wärmekapazität hat. Mit der Geschwindigkeit des Stromes oder der Elektronen hat das nichts zu tun.
Leute, wo lebt Ihr eigentlich alle? Jedes elektrische Bügeleisen und jeder elektrische Wasserkocher braucht eine Weile zum Warmwerden. Laufen die mit einer langsameren Stromsorte?
Die Wärmekapazität eines Körpers bestimmt, wieviel Energie man benötigt, um ihn zu erwärmen. Damit bestimmt sie auch, wie lange es dauert, ihn zu erwärmen, wenn man eine bestimmte Leistung zuführt.
Auch eine Glühlampe leuchtet nicht ohne Verzögerung auf. Sie braucht ein paar Millisekunden, bis sie auf Arbeitstemperatur ist, aber das ist halt schneller als unsere Augen auflösen können. Deshalb sagt Dein Buch, daß sie ohne merkliche Verzögerung aufleuchtet.
Mit einer hinreichend schnellen Zeitlupe gefilmt, wäre die Verzögerung aber durchaus merklich, und es würde dann auch deutlich, daß die Glühlampe bei weitem zu langsam aufleuchtet, um die Lichtgeschwindigkeit hier mit hineinziehen zu können.
Was der Verfasser Deines Buches anhand der Glühlampe zeigen will, weiß ich nicht. Aber mich beschäftigt jetzt eher, wieso wir Freunde der Physik hier, mich eingeschlossen, bei diesem simplen Sachverhalt gleich Sachen wie Lichtgeschwindigkeit im Kopf haben, und wieso ich gestern erst mit merklicher Verzögerung (in der Größenordnung Minuten) wieder auf den Teppich runter kam. Die endliche Signalfortpflanzungsgeschwindigkeit in den Nervenzellen mag ich dafür nicht verantwortlich machen. Könnte es sein, daß (über-)lichtschnelle Raumschiffsphantasien, schwarze Löcher und Zeitreisen in unserer Ideensphäre hier die unbedenkliche Höchstkonzentration überschritten haben...?
Das Leuchten einer Glüh (faden) Lampe rührt aus der Erhitzung des Glühdrahtes an sich. Da Wolfram einen hohen elektrischen Widerstand hat, so erhitzt sich der Draht je nach Auslegung und Stromfluss durch die Wendel binnen Millisekunden auf weit über 1000 Grad durch die Reibung der durchgehenden Elektronen an den Atomen des Metalles.
Die Leitungs-Elektronen können als "dicht an dicht stehend" betrachtet werden, wie Münzen, die aneinanderliegen. Wird die letzte angestoßen, so kommt die Störung fast sofort bei der ersten an, durch deren Bewegung wird der Glühdraht erhitzt.
Aus dem gleichen Grund, aus dem sofort Wasser aus dem Wasserhahn kommt, obwohl der Weg vom Wasserwerk bis zu dir nach der Fließgeschwindigkeit Stunden beträgt.
Im ganzen Leitungssystem herrscht ein Druck. Und der Druck am Wasserhahn presst erst mal die ersten Tropfen heraus, zumal ja sowohl Wasser als auch die Leitungen in gewissem - wenn auch geringen - Maße "elastisch" sind, also kompressibel.
Dadurch sinkt natürlich der Druck direkt am Wasserhahn, und diese Druckwelle - vielmehr Unterdruckwelle - pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit vom Hahn in Richtung Wasserwerk fort, und "saugt" Wasser nach.
Klingt doch irgendwie einleuchtend, oder?
Dann ersetze
- "Druck" durch "Spannung"
- "Schallgeschwindigkeit" durch "Lichtgeschwindigkeit"
- "Fließgeschwindigkeit" durch "Dirftgeschwindkeit"
- "Hahn" durch "Schalter"
- "Waschbecken" durch "Glühbirne"
Dann weißt du, wie es beim Elektrischen Strom ist.
Die Glühlampe leuchte nicht ohne, sondern mit Verzögerung.
Zuerst muss der Draht durch Strom zum Glühen gebracht werden.
Nur Du bist zuz langsam um das zu sehen.
Was hat das genau mit der Wärmekapazität zu tun, wund wieso nicht mit der Lichtgeschwinidkeit?